实验10 加密与解密算法的实现

加密与解密算法的实现

数据加密标准（DES）算法是一个分组加密算法。它以64位（8字节）为分组对数据加密，其中有8位（第8、16、24、32、40、48、56和64位）用作奇偶校验位，另外的56位为真正的密钥，保密性依赖于密钥，加密和解密过程使用同一个密钥。本实验通过编写一个DES算法加密/解密程序，介绍数据加密/解密原理和技术。

【实验目的】

1）理解加密与解密的基本思想。

2）掌握DES算法的程序设计流程。

3）编写DES加密与解密程序，加深对数据加密与解密的理解，提高网络安全的编程能力。

【实验设备及环境】

1）Windows XP操作系统。

2）VC++ 6.0 编译环境。

【实验任务及内容】

1．DES算法流程

(1)加密程序设计

DES算法的加密过程如图9-10-1所示。

图9-10-1 DES加密算法流程图

设初始置换为IP，运算函数为f，16个子密钥为K

i

，则DES加密过程表示如下：

L 0R

=IP（明文）L

R

R

i

R

i-1

K

i

L i =R

i-1

，R

i

=L

i-1

⊕f（R

i-1

,K

i

），其中，i =1,2,…,16

密文=IP-1（R

16L

16）

(2)解密程序设计

DES解密和加密使用相同的算法，唯一不同的是密钥次序相反，即只需要把16个密钥的顺序倒过来。DES解密过程可用符号表示如下：

R 16L

16

=IP（密文）

R i-1=L

i

，L

i-1

= R

i

⊕f（R

i-1

,K

i

），其中，i =1,2,…,64

明文=IP-1（R0L0）

2．DES类设计

定义一个名为SDES的类，用以实现标准的DES加解密算法。SDES类定义位于SDES.h 文件中，代码如下：

enum {ENCRYPT,DECRYPT};

class SDES {

static char IP_Table[64]; //IP置换表

static char IPR_Table[64];

static char E_Table[48];

static char P_Table[32];

static char PC1_Table[56];

static char PC2_Table[48];

static char LOOP_Table[16];

static char S_Box[8][4][16];

public:

SDES();

virtual ~SDES();

static void S_DES(char Out[8], char In[8], bool Type);//标准DES加/解密static void SetSubKey(const char Key[8]);// 设置子密钥

static void F_func(bool In[32], const bool Ki[48]);// f 函数

static void S_func(bool Out[32], const bool In[48]);// S 盒代替

static void Transform(bool *Out, bool *In, const char *Table, int len);// 变换

static void Xor(bool *InA, const bool *InB, int len);// 异或

static void RotateL(bool *In, int len, int loop);// 循环左移

static void ByteToBit(bool *Out, const char *In, int bits);// 字节组转换成位组

static void BitToByte(char *Out, const bool *In, int bits);// 位组转换成字节组

};

SDES类的实现位于SDES.cpp文件中，代码如下：

//SDES.cpp: implementation of the SDES class.

#include "stdafx.h"

#include "DES.h"

#include "SDES.h"

#ifdef _DEBUG

#undef THIS_FILE

static char THIS_FILE[]=__FILE__;

#define new DEBUG_NEW

#endif

SDES::SDES() {

}

SDES::~SDES() {

}

static bool SubKey[16][48];// 16圈子密钥

static char Tmp[256];

// 处理数据，将64位数据按照IP表变换

char SDES::IP_Table[64] = {

58, 50, 42, 34, 26, 18, 10, 2, 60, 52, 44, 36, 28, 20, 12, 4,